KR101692963B1 - 무선네크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선네크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 무선통신모듈이 내장되며, 볼트에 토크를 인가하는 복수의 토크가공구; 상기 각 토크인가공구에 관한 기기정보가 상기 무선통신모듈을 통해 전송될 때, 상기 각 토크인가공구에 관한 상기 기기정보를 수신하는 통신모듈부; 상기 통신모듈부로부터 전송된 상기 기기정보를 저장하여 관리하는 메인시스템;을 포함하고, 여기서, 상기 기기정보는, 목표체결개수, 배터리 상태, 통신감도, 체결한 볼트의 실제체결개수, 토크인가 시 회전방향, 실제회전시간, 인가된 실제토크값, 및 실제회전각도값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선네크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템{Integrated Management System based on wireless network for device applying torque }

본 발명은 무선네크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업라인에서 복수의 토크인가공구를 이용하여 볼트를 체결하는 경우 각 토크인가공구에 관한 기기정보를 상기 무선통신모듈을 통해 전송하여 저장 및 관리하여, 각 토크인가공구에 대한 이상 여부 및 체결된 볼트의 적정 여부를 실시간으로 신속히 파악하고, 작업 이력을 지속적으로 관리하여 토크인가공구 자체의 이상 여부 및 볼트의 적정 체결 여부를 판단하여 작업라인의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 무선네크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템에 관한 것이다.

오늘날 자동차, 항공기, 선박, 잠수함, 다리, 철골건축물 등 고성능, 고정밀, 고부가가치의 제품과 구조물들의 제조 생산시 필요한 부재간의 접합에 사용하는 볼트체결에 있어서 토크의 중요성은 점점 높아져가고 있다. 고품질, 안정성, 가격, 디자인, A/S 등 고객을 만족시키지 못하면 경쟁에서 뒤떨어지게 된다. 이는 제품의 생산과 제조에 있어서 한 개의 볼트 체결도 소홀히 할 수 없다.

볼트는 체결(tightening) 요소로서, 자동차, 항공기 등의 각종 기계, 전기전자 장치, 건축 및 토목 등에서 일반 생활용품에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 볼트를 이용한 체결 작업의 중요성에 대해 간과하고 있던 것이 현실이었다. 2002년 미국 패스너(Fastener) 보고서에 따르면 자동차의 총 부품 중 절반 이상이 체결 불량으로 구성되어 있으며, 자동차 부품 리콜의 약 80%에 체결 불량이 포함 되었다고 한다. 이와 같이 제품의 안전성, 제품 품질 등에 지대한 영향을 미치고 있는 체결 작업은 제조물 책임법(Product Law)의 도입으로 그 중요성은 더 커지게 되었다.

또한, 체결 불량을 예방하여 제품의 안전성, 제품 품질을 만족시키기 위해서는, 설계부터 제조, 품질관리, A/S까지 일관된 체계의 구축이 필요하다. 특히, 제품의 안전성 확보와 제품 품질 향상을 통해 세계적 경쟁력을 갖추려면 계량 측정 기술, 설계 기술 및 생산 기술 분야를 포함한 여러 분야의 기술이 집약되어 ISO와 같은 국제적인 공인 기준에 맞는 생산 및 품질 관리 체계를 구축하여야 한다.

최근의 기술동향은 크게 변화하고 있다. 보다 작게, 가볍게, 그리고 내구성이 우수한 제품 개발을 목표로 설계, 생산, 판매되고 있어, 보다 더 정밀한 체결을, 즉 제품의 종류와 용도에 따라서, 인가되어야 할 토크의 범위가 다양해 졌다.

이에 대응하기 위해서는 특정 볼트에 인가되어야 할 토크값을 미리 설정하고, 그 설정된 토크값을 볼트에 인가할 수 있도록 한 토크인가공구가 널리 사용된다. 예컨대, 토크 렌치, 전동드라이버 등은 특정 볼트에 인가되어야할 토크값을 미리 설정해 두고, 작업자는 특정 볼트의 체결 작업에 사용되는 특정의 토크 렌치 또는 특정의 전동드라이버를 이용하여 체결 작업을 수행한다.

하기 선행기술문헌 대한민국공개특허 제10-2013-0046278호(공개번호, 발명의 명칭: 자동 렌치용 토크 조정 제어 장치 및 자동렌치)에 따르면, 볼트에 인가해야 하는 토크를 설정하고 조정할 수 있는 토크 조정 제어 장치 및 자동렌치가 개시된다. 이처럼, 토크인가공구는 보다 정확하고 정밀하게 피체결물을 조립하기 위해서 볼트에 가해지는 토크를 정확하게 제어 및 조정하여 인가할 수 있도록 개발되고 있는 추세이나, 이러한 토크인가공구가 지속적으로 정확하게 토크를 인가하고 있는지 여부에 관한 장치 또는 시스템은 없는 실정이다.

예컨대, 토크인가공구의 기계적 손상, 전기적 오류 등에 의해 미리 설정된 토크값이 정확하게 볼트에 인가되지 않을 수 있거나, 볼트에 토크가 가해질 때 이물질 등의 영향으로 토크인가 공구는 미리 설정된 토크값을 인가하였으나 실제로는 적절하게 피체결물이 체결되지 못하는 경우도 발생할 수 있다.

따라서, 토크인가공구에 의해 토크를 인가하는 작업을 할 때, 토크인가공구 자체에 관한 정보 및 볼팅 과정에서의 일련의 정보들을 보다 신속하고 정확하게 수집하고 데이터화 하여 개별적인 토크인가공구의 이력을 효율적으로 관리하여 작업의 신속성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 시스템에 관한 요구가 있다.

한국공개특허공보 10-2013-0046278

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 작업라인에서 복수의 토크인가공구를 이용하여 볼트를 체결하는 경우 각 토크인가공구에 관한 기기정보를 상기 무선통신모듈을 통해 전송하여 저장 및 관리하여, 각 토크인가공구에 대한 이상 여부 및 체결된 볼트의 적정 여부를 실시간으로 신속히 파악하고, 작업 이력을 지속적으로 관리하여 토크인가공구 자체의 이상 여부 및 볼트의 적정 체결 여부를 판단하여 작업라인의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 무선네크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 무선테크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템는, 무선통신모듈이 내장되며, 볼트에 토크를 인가하는 복수의 토크인가공구; 상기 각 토크인가공구에 관한 기기정보가 상기 무선통신모듈을 통해 전송될 때, 상기 각 토크인가공구에 관한 상기 기기정보를 수신하는 통신모듈부; 상기 통신모듈부로부터 전송된 상기 기기정보를 저장하여 관리하는 메인시스템;을 포함하고, 여기서, 상기 기기정보는, 목표체결개수, 배터리 상태, 통신감도, 체결한 볼트의 실제체결개수, 토크인가 시 회전방향, 실제회전시간, 인가된 실제토크값, 및 실제회전각도값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무선통신모듈은 지그비를 이용하여 무선 통신하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인시스템은, 상기 각 토크인가공구에 대한 기준토크값, 기준회전시간, 및 기준회전각도값을 포함하는 기준값이 저장된 저장부와, 상기 기기정보와 상기 기준값을 이용하여 상기 각 토크인가공구 및 체결된 볼트의 이상 여부를 판별하는 판별부; 상기 판별부가 판단한 이상 여부에 대한 정보를 표시하는 표시부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실제토크값이 상기 기준토크값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우, 상기 실제회전시간이 상기 기준회전시간의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우, 또는 상기 실제회전각도값이 상기 기준회전각도값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우 중 어느 하나에 해당하면, 상기 판별부는 상기 토크인가공구 또는 체결된 볼트에 이상이 있는 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 판별부에 의해 이상이 감지되면 작업라인을 정지시키는 제동부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 무선테크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템은, 작업라인에서 복수의 토크인가공구를 이용하여 볼트를 체결하는 경우 각 토크인가공구에 관한 기기정보를 상기 무선통신모듈을 통해 전송, 저장 및 관리하여, 각 토크인가공구에 대한 이상 여부 및 체결된 볼트의 적정 여부를 실시간으로 신속히 파악하고, 작업 이력을 지속적으로 관리하여 토크인가공구 자체의 이상 여부 및 볼트의 적정 체결 여부를 판단하여 작업라인의 신뢰성을 향상시킨다.

즉, 토크인가공구 자체의 이상 여부를 감지하여 토크값의 재설정, 수리 또는 교체 시기 등에 관련된 정보를 파악할 수 있으며, 작업 현장에서 토크인가공구에 의해 체결된 볼트의 적정 여부, 예컨대, 목표하는 개수가 모두 체결되었는지 여부, 기준토크값의 허용 범위 내로 토크가 인가되었는지 여부 등을 용이하게 판단하게 함으로써 궁극적으로 피체결물을 보다 정밀하고 신뢰성 있게 체결할 수 있도록 하여 제품 품질의 향상에 기여하는 효과를 제공한다.

도1은 본 발명에 따른 무선테크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템의 개념도,
도2는 도1이 채용된 작업라인을 도식적으로 보여주는 도면,
도3은 본 발명에 따른 무선테크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템의 블럭도,
도4는 토크와 회전각도의 상관관계를 도시한 그래프,
도5 내지 도6는 피체결물에 따른 회전각도와 토크의 상관관계를 도시한 그래프,
도7은 판별부가 이상 여부를 판별하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는”은 언급된 부재 외의 하나 이상의 다른 부재의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도1은 본 발명에 따른 무선테크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템의 개념도이고, 도2는 도1이 채용된 작업라인을 도식적으로 보여주는 도면이다. 도3은 본 발명에 따른 무선테크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템의 블럭도이다. 도4는 토크와 회전각도의 상관관계를 도시한 그래프이고, 도5 내지 도6는 피체결물에 따른 회전각도와 토크의 상관관계를 도시한 그래프이다. 도7은 판별부가 이상 여부를 판별하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명의 실시예에 따른 무선네트워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템은, 복수의 토크인가공구를 이용하여 볼트를 체결하는 공정에서 상기 각 토크인가공구에 의한 볼트 체결의 적정성을 관리 감독하는데 적용되는 것이다. 상기 토크인가공구는 토크렌치, 전동드라이버 등이 될 수 있으며, 이러한 공구를 이용하여 작업하는 자동차, 항공기, 선박, 건축 등의 다양한 분야에 본 발명이 사용될 수 있다.

본 발명의 발명배경에 대하여 먼저 기술하면 다음과 같다. 예컨대, 자동차 조립시 수많은 볼트 체결이 필요하며, 이러한 볼트 체결시 설계 사양을 초과하는 토크가 가해져 피체결물이 체결되는 경우 외부 충격이나 물리적 변형으로 피체결물이 파손되는 위험이 있고, 설계 사양보다 낮은 토크가 가해 체결되는 경우에는 피체결물의 분리, 소음발생, 누수, 떨림 현상 발생, 또는 강성이 저하되는 등의 많은 문제가 노출될 수 있다. 따라서, 볼트에 설계 사양에 맞는 적정한 토크를 인가할 것이 요구된다. 더욱이 생산공정에는 여러 개의 토크인가공구가 동시에 투입되어 작업하게 되므로 개별적인 토크인가공구가 볼트를 정확하게 체결하고 있는지를 종합적으로 관리 감독하는 것은 제품의 품질 향상, 불량률 감소, 및 생산성을 향상시키기 위한 중요한 요소이다.

도1 및 도2을 참조하면, 본 발명에 따른 무선네크워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템은, 토크인가공구(10), 통신모듈부(20), 메인시스템(30)을 포함한다.

상기 토크인가공구(10)는 볼트에 토크를 인가하기 위해 구비된 것으로, 본 실시예에 따르면 복수개가 마련된다. 상기 토크인가공구(10)는 예컨대 토크렌치, 전동드라이버 등이 될 수 있으며, 그 종류는 위 예로 한정되지 않는다. 상기 토크인가공구(10)에는 무선통신모듈(70)이 내장된다.

상기 무선통신모듈(70)은 상기 토크인가공구(10)의 기기정보를 상기 통신모듈부(20)에 전송한다. 본 실시예에 따르면, 상기 무선통신모듈(70)로는 지그비(Zigbee)를 사용한다. 상기 지그비는 불루투스(Blutooth)에 비하여 가격이 저렴하고 소비전력이 낮은 장점이 있다. 또한, 지그비는 복수의 토크인가공구(10)를 메시네트워크(Mesh Network)로 연결하는 것이 가능하므로, 복수의 토크인가공구(10)를 이용하는 작업 환경에서 무선 통신모듈로 채택하기 적합하다. 상기 지그비는 무선통신표준(IEEE 802.15.4)에 따르며, 지그비 자체에 대한 구성은 이미 공지된 바에 따르므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

상기 무선통신모듈(70)이 전송하는 기기정보는, 각 토크인가공구(10)에 관한 정보로서, 각 토크인가공구(10)가 체결해야 할 볼트의 목표체결개수, 배터리 상태, 통신감도, 상기 각 토크인가공구(10)가 실제 체결한 볼트의 실제체결개수, 토크인가 시 회전방향, 실제회전시간, 인가된 실제토크값, 및 실제회전각도값을 포함한다. 물론, 상기 기기정보로는 상술한 것 이외에 작업 환경이 요구하는 바에 따라 다른 종류의 데이터가 포함될 수 있다.

상기 토크인가 시 회전방향은, 토크인가공구(10)가 볼트를 회전시킬 때 회전축이 회전하는 방향으로, 예컨대 볼트의 조임방향은 시계방향이고, 볼트의 풀림방향은 반시계 방향으로 구분될 수 있다. 상기 실제회전시간은 토크인가공구(10)가 볼트에 토크를 인가할 때, 상기 회전축이 회전하는데 소요되는 시간을 의미하고, 이때 볼트에 인가된 총 토크가 실제토크값이며, 상기 회전축이 상기 실제회전시간동안에 회전한 각도가 실제회전각도값이다.

상기 통신모듈부(20)는, 상기 무선통신모듈(70)로부터 전송된 상기 각 토크인가공구(10)에 관한 상기 기기정보를 수신한다. 또한, 상기 통신모듈부(20)는 상기 기기정보를 메인시스템(30)에 전송한다.

상기 메인시스템(30)은 상기 통신모듈로부터 전송된 상기 기기정보를 저장하여 관리한다. 상기 메인시스템(30)은 복수의 토크인가공구(10)의 개별적인 정보를 수집 및 관리하고, 토크인가공구(10)가 사용되는 작업 환경을 종합적으로 관리 감독하는 기능을 수행한다.

상기 메인시스템(30)은 저장부(31), 판별부(32), 및 표시부(33)를 포함한다.

상기 저장부(31)는 상기 각 토크인가공구(10)에 대한 기준값을 저장한다. 상기 기준값은 기준토크값, 기준회전시간, 및 기준회전각도값을 포함한다. 물론, 상기 기준값은 작업 환경에 따라 상기 열거한 데이터 이외의 데이터가 추가될 수 있다.

도2는 복수의 토크인가공구(10)가 사용되는 작업 라인을 개념적으로 도식화한 것이다. 도2를 참조하면, 상기 작업라인은 A구간, B구간, C 구간을 포함한다. 상기 A 구간에는 제1,2 토크인가공구(11,12)가 사용되고, B 구간에는 제3,4 토크인가공구(13,14)가 사용되며, C 구간에는 제5,6 토크인가공구(15,16)가 사용되는 경우를 도시한 것이다. 또한, 상기 제1 내지 6 토크인가공구(11,12,13,14,15,16)는 각각 2,2,3,3,4,4 개의 볼트를 체결해야 된다고 가정하다.

이러한 경우, 상기 제1 토크인가공구(11)의 목표체결개수는 2개이고, 첫번째 체결할 볼트인 제1 볼트는 제1 시간동안 제1 각도만큼 회전하여 제1 토크값이 되도록 볼팅하여야 하고, 두번째로 체결하여야 할 제2 볼트는 제2 시간동안 제2 각도만큼 회전하여 제2 토크값이 되도록 볼팅하여야 한다고 가정하자.

이때, 상기 저장부(31)는 제1 토크인가공구(11)의 제1 볼트에 대하여 기준토크값, 기준회전시간, 및 기준회전각도값으로 제1 토크값, 제1 시간, 및 제1 각도가 기준값으로 저장되고, 제1 토크인가공구(11)의 제2 볼트에 대하여 기준토크값, 기준회전시간, 및 기준회전각도값으로 제2 토크값, 제2 시간, 및 제2 각도가 기준값으로 저장된다. 즉, 각 토크인가공구(10)마다 고유한 식별번호가 부여되고, 상기 각 토크인가공구(10)가 체결할 볼트마다 상기 기준값이 저장된다.

상기 판별부(32)는 상기 기기정보와 상기 기준값을 이용하여 상기 각 토크인가공구(10) 및 체결된 볼트의 이상 여부를 판별하기 위해서 마련된다.

본 실시예에 있어서, 도7에 도시된 바와 같이, 상기 실제토크값이 상기 기준토크값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우, 상기 실제회전시간이 상기 기준회전시간의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우, 또는 상기 실제회전각도값이 상기 기준회전각도값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우 중 어느 하나에 해당하면, 상기 판별부(32)는 상기 토크인가공구(10) 또는 체결된 볼트에 이상이 있는 것으로 판단한다.

이하, 판별부(32)가 상기 이상 여부를 판단하는 과정을 구체적으로 설명한다.

상기 판별부(32)는 상기 실제토크값이 상기 기준토크값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 여부를 다음과 같은 과정을 통해 판별할 수 있다.

도4를 참조하면, 항복점(yield)의 80%가 되는 지점을 기준으로 ±10%의 범위 내를 상기 허용 오차 범위로 설정할 수 있다. 물론, 허용 오차 범위는 피체결물(50)의 체결을 위해 요구되는 정밀도에 따라 다르게 설정될 수 있다.

도4는 회전각도와 토크와의 상관관계를 도시한 것으로, 처음에 볼트는 피체결물(50)에 실질적인 체결력을 전달하지 않으면서 회전한다. 좀 더 회전하여 실질적인 힘을 전달하기 시작하는데 이 지점을 착좌점이라 한다. 도4에 보듯이, 볼트가 더 회전함에 따라 토크가 직선적으로 증가하고, 볼트가 더 회전하는데 토크는 감소하는 양상으로 변화한다. 토크가 최대로 증가하고 다시 감소하는 지점이 항복점이며, 여기서 볼트를 더 회전시키면 피체결물(50)이 파괴된다. 항복점을 기준으로 80% 가량의 토크를 기준토크값으로 하고, ±10%의 허용 오차 범위를 두며, 항복점의 90% 를 초과하는 구간은 여유마진으로 남겨두는 일례를 도시한 것이다.

이와 같이 상기 판별부(32)는 실제토크값이 기준토크값의 ±10% 범위 내에 있는 경우 정상인 것으로 판별하고, 상기 범위를 벗어나면 이상이 있는 것으로 판별할 수 있다. 물론, 상기 허용 오차 범위는 작업 환경이 요구하는 정확도에 따라 변경 가능하다.

또한, 상기 판별부(32)는 상기 실제회전각도값이 상기 기준회전각도값과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 여부를 다음과 같은 과정을 통해 판별할 수 있다.

상기 피체결물(50)의 소재에 따라 볼트가 회전되는 적정한 각도가 다르며, 기준각회전각도값은 피체결물(50)의 소재에 따라 설계시 주어진다. 도5 및 도6을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도5은 제1,2 피체결물(51,52)이 스틸인 경우이고, 볼트가 대략 30도 각도로 회전될 때 적정한 토크(P 지점, 기준토크값)가 인가됨을 예시한 것이고, 도6은 제1 피체결물(51)이 합성수지이고 제2 피체결물(52)이 스틸인 경우여서, 볼트가 대략 720도 각도로 회전될 때 적정한 토크(P 지점, 기준토크값)가 인가되는 경우를 도시한 것이다. 즉, 피체결물(50)의 소재에 따라 볼트의 적정한 회전각도가 다르게 주어진다.

그런데, 도5 및 도6의 S2 및 S3 지점에서와 같이, 토크인가공구(10)에 의해 미리 설정된 토크값은 인가되었는데, 볼트의 회전각도가 적정 체결을 위해 요하는 회전각도보다 작게 회전될 수 있다. 예컨대, 볼트와 피체결물(50) 사이에 이물질이 존재하는 경우에 토크인가공구(10)에 의해 미리 설정된 토크값이 인가되었음에도 볼트는 덜 회전될 수 있다. 따라서, 볼트의 회전각도는 피체결물(50)이 적정하게 체결되었는지를 판별하는 요소가 된다.

상기 판별부(32)는 상기 실제회전각도값과 상기 기준회전각도값을 비교하여 판단한다. 구체적으로, 실제회전각도값이 기준회전각도값에 대하여 허용 오차 범위에 있는지 여부를 판별하며, 상기 허용 오차 범위는 상기한 실제토크값의 허용 오차 범위와 같이 ±10% 범위 설정될 수 있다. 물론, 허용 오차 범위는 작업 환경에 따라 변경될 수 있다.

한편, 상기 토크인가공구(10)의 실제회전각도값을 센싱하기 위해서 각도측정센서를 구비할 수 있다. 상기 각도측정센서는 토크인가공구(10)에 내장되어 회전축의 회전시 회전각을 계측하며, 이는 일반적으로 공지된 제품을 사용하므로 그 구체적인 설명은 생략한다. 예컨대, 상기 각도측정센서는 상용화된 자이로스코프가 사용될 수 있다.

또한, 상기 판별부(32)는 상기 실제회전시간이 상기 기준회전시간과 비교하여 허용 오차 범위 내에 있는지 여부를 다음과 같은 과정을 통해 판별할 수 있다.

상기 실제회전각도값 및 기준회전각도값과 마찬가지로, 볼트에 기준토크값을 적정하게 인가하기 위해서 기준회전시간만큼 볼트를 회전시키는 것이 중요하다. 상기 실제회전각도값 및 기준회전각도값의 설명에서와 같이, 볼트와 피체결물(50) 사이에 이물질이 존재하는 경우에 실제회전각도값은 기준회전각도값에 미치지 못한 상태로 체결될 가능성이 많으며, 이러한 경우 향후 체결 불량, 제품 파손 등을 유발할 수 있다.

따라서, 상기 판별부(32)는 상기 실제회전시간이 상기 기준회전시간에 대하여 허용오차 범위 내에 있는지 여부를 판별하며, 상기 허용 오차 범위는 상기한 실제토크값의 허용 오차 범위와 같이 ±10% 범위 설정될 수 있다. 물론, 허용 오차 범위는 작업 환경에 따라 변경될 수 있다.

상기 표시부(33)는 상기 판별부(32)가 판단한 이상 여부에 대한 정보를 표시한다.

예컨대, 상기 표시부(33)는 토크인가공구(10)에 의해 가해진 실제토크값이 기준토크값에 대한 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 범위 밖에 있는지 여부를 표시한다. 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 밖에 있는지 여부는 녹색 또는 빨간색 등의 색상으로 표시되거나, 문자로서 "정상" 또는 "비정상" 등으로 표시되도록 구현될 수 있다.

또한, 상기 표시부(33)는 실제회전시간이 기준회전시간의 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 오차 범위 밖에 있는지 여부, 그리고 상기 실제회전각도값이 상기 기준회전각도값의 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 허용 오차 범위 밖에 있는지 여부도 상기 실제토크값과 기준토크값의 비교 판단 후 표시 방법을 그대로 채용할 수 있다.

또한, 상기 표시부(33)는 상기 실제토크값, 상기 실제회전시간, 및 상기 실제회전각도값 중 어느 하나가 허용 오차 범위 밖에 있는 경우에는 이상신호를 표시하도록 구현될 수 있다. 상기 이상신호는 색깔 또는 문자로 표시되도록 구현될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제동부(40)를 포함한다.

상기 제동부(40)는 판별부(32)에 의해 이상이 감지되면 작업 라인을 정지시키기 위해서 마련된다. 예컨대, 작업이 컨베이어벨트 상에서 이루어지는 경우, 상기 제동부(40)는 상기 컨베이어벨트를 정지하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제동부(40)는, 판별부(32)에 의해 이상이 감지된 것으로 확인되면 작업 라인을 정지시키는 것으로, 각 토크인가공구(10)가 목표체결개수에 미달하여 볼팅한 경우, 토크 인가 방향이 볼트가 풀리는 방향으로 회전된 경우, 그리고 실제토크값, 실제회전시간, 및 실제회전각도값이 기준값의 오차 범위 밖에 있는 경우 등으로 확인된 경우, 작업라인을 정지시킬 수 있다.

이와 같이 토크인가공구(10)에 의해 실제 가해진 실제토크값이 기준토크값에 대하여 오차 범위 내이면 토크인가공구(10)는 적절한 토크를 인가한 것으로 판단할 수 있으며, 이때, 실제회전시간 및 실제회전각도값이 모두 오차 범위 내에 있다면, 상기 토크인가공구(10)에 의해 인가된 토크에 의해 상기 피체결물(50)이 적정한 체결력으로 체결되는 것으로 판단하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무선네트워크기반 토크인가공구(10) 통합 관리 시스템은, 각각의 토크인가공구(10)가 적절한 체결력으로 볼팅을 하고 있는지 정확하고 신속하게 관리 감독하여 작업 공정 전체 시스템을 효율적으로 관리할 수 있다. 이러한 결과 제품의 생산성 및 품질은 획기적으로 향상될 것으로 기대된다.

또한, 본 발명 실시예에 따르면, 각 토크인가공구(10)의 배터리 상태 또는 통신감도를 수집하여 토크인가공구(10)의 배터리 교체 시기를 용이하게 판단하고, 통신 이상 여부 발생시 토크인가공구(10)의 무선통신모듈(70) 또는 토크인가공구(10) 자체의 교체 시기를 판단하는 근거로서 활용할 수 있다.

또한, 본 발명 실시예에 따르면, 볼트 체결 과정에서 이상이 발생된 경우, 제동부(40)에 의해 작업 라인이 멈춤으로써 볼팅의 불량 발생을 줄이고, 제품 품질 향상에 크게 기여한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 토크인가공구
11,12,13,14,15,16... 제1,2,3,4,5,6 토크인가공구
20... 통신모듈부
30... 메인시스템
31... 저장부
32... 판별부
33... 표시부
40... 제동부
50... 피체결물
51... 제1 피체결물
52... 제2 피체결물
60... 볼트
70... 무선통신모듈

Claims (2)

1. 작업 라인에 사용되는 토크인가공구를 제어하는 무선네트워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템에 있어서,
   상기 토크인가공구 통합 관리 시스템은,
   무선통신모듈(70)이 내장되며, 볼트에 토크를 인가하는 복수의 토크인가공구(10);
   상기 각 토크인가공구(10)에 관한 기기정보가 상기 무선통신모듈(70)을 통해 전송될 때, 상기 각 토크인가공구(10)에 관한 상기 기기정보를 수신하는 통신모듈부(20);
   상기 통신모듈부(20)로부터 전송된 상기 기기정보를 저장하여 관리하는 메인시스템(30); 및
   제동부(40)를 포함하고,
   상기 기기정보는, 목표체결개수, 배터리 상태, 통신감도, 체결한 볼트의 실제체결개수, 토크인가 시 회전방향, 실제회전시간, 인가된 실제토크값, 및 실제회전각도값을 포함하고,
   상기 작업라인은 적어도 A 구간, B 구간, C 구간을 포함하며,
   상기 복수의 토크인가공구(10)는 각각 고유한 식별번호가 부여된 제1 내지 제6 토크인가공구(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 포함하되, 상기 제1, 2 토크인가공구(11, 12)는 상기 A 구간에 사용되고, 상기 제3, 4 토크인가공구(13, 14)는 상기 B 구간에 사용되며, 상기 제5, 6 토크인가공구(15, 16)는 상기 C 구간에 사용되고,
   상기 메인시스템(30)은,
   각각의 토크인가공구(10)에 대한 배터리 상태, 통신감도, 목표체결개수, 기준토크값, 기준회전시간, 및 기준회전각도값을 포함하는 기준값이 저장된 저장부(31)와, 상기 기기정보와 상기 기준값을 이용하여 상기 각 토크인가공구(10) 및 체결된 볼트의 이상 여부를 판별하는 판별부(32); 상기 판별부(32)가 판단한 이상 여부에 대한 정보를 표시하는 표시부(33);를 포함하고,
   상기 판별부(32)는, 상기 통신모듈부(20)로부터 전송된 체결개수, 배터리 상태, 통신 감도와 상기 저장부(31)에 저장된 목표체결개수, 배터리 상태, 통신 감도를 비교하여 이상이 있는 경우, 상기 실제토크값이 상기 기준토크값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우, 상기 실제회전시간이 상기 기준회전시간의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우, 또는 상기 실제회전각도값이 상기 기준회전각도값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우 중 어느 하나에 해당하면, 상기 판별부(32)는 상기 토크인가공구(10) 또는 체결된 볼트에 이상이 있는 것으로 판단하되,
   상기 실제토크값이 상기 기준토크값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우는,
   피체결물에 볼트를 체결할 때, 볼트의 토크값이 최대로 증가하고 다시 감소하는 항복점 이하의 소정의 토크값을 기준토크값으로 하고, 상기 실제토크값이 상기 기준토크값에 대해서 소정의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우이며,
   상기 실제회전각도값이 상기 기준회전각도값의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우는,
   소정의 소재로 구성된 피체결물에 대해서 볼트를 체결할 때, 상기 기준토크값에 해당하는 토크가 상기 볼트에 인가되고 상기 볼트와 상기 피체결물 사이에 이물질이 없을 경우의 각각의 소재의 피체결물에 대한 상기 볼트의 회전각도를 각각의 소재의 피체결물에 대한 기준회전각도값으로 하고, 특정한 소재로 구성된 피체결물에 대한 상기 실제회전각도값이 동일한 소재로 구성된 피체결물에 대한 상기 기준회전각도값에 대해서 소정의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우이며,
   상기 실제회전시간이 상기 기준회전시간의 허용 오차 범위 밖에 있는 경우는,
   피체결물에 볼트를 체결할 때, 상기 기준토크값에 해당하는 토크가 상기 볼트에 인가되고 상기 볼트와 상기 피체결물 사이에 이물질이 없을 경우의 상기 볼트의 회전 시간을 기준회전시간으로 하였을 때, 상기 실제회전시간이 상기 기준회전시간에 대해 소정의 오차 범위 밖에 있는 경우이며,
   상기 제동부(40)는 상기 판별부(32)에 의해 상기 각 토크인가공구(10)중 적어도 하나의 체결개수, 실제토크값, 실제회전시간, 실제회전각도값, 배터리 상태, 통신감도의 이상이 감지되면 상기 작업라인을 정지시키는 것을 특징으로 하는 무선네트워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 무선통신모듈(70)은 지그비를 이용하여 무선 통신하는 것을 특징으로 하는 무선네트워크기반 토크인가공구 통합 관리 시스템.

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